单片机的微机室温控系统毕业设计
单片机的微机室温控系统毕业设计[20200128193358]
摘要
随着我国教育事业的发展，微机室的建立和发展，对与我国教育事业的现代化将起着不可替代的作用。
本文主要介绍了基于单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20采集温度、以及处理温度的系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，当采集的实际温度高于预设温度时，电机启动并带动报警电路；当采集的实际温度低于预设温度时，电机不启动，报警电路不工作。DS18B20与单片机结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:微机室、单片机、DS18B20、温控
引言 1
一、 方案论证 1
（一）基于模拟电路的温控系统 1
（二）基于单片机的温控系统 1
（三）最终方案 2
二、系统硬件设计 2
（一）STC89C54单片机简介 2
（二）DS18B20 3
1.DS18B20简介 3
2.温度采集电路 4
（三）数码管和独立键盘电路 5
1.数码管简介 5
2.数码管显示电路 5
3.独立键盘电路 6
（四）直流电机 6
1.直流电机工作原理 6
2.电机驱动和报警电路 7
三、软件设计 7
（一）系统主程序设计框架 8
（二）系统主要子程序处理 8
1.DS18B20子程序 8
2.数字显示子程序 9
3.温度判断及报警子程序 10
（三）程序编译 10
1.Keil简介 10
2.程序编译 11
（四）仿真及分析 11
四、系统调试 13
（一）温度传感器调试 13
（二）电机及警报电路 14
（三）数码管显示电路 14
1.硬件调试 14
2.软件调试 14
（四）独立键盘电路部分 14
（五）系统功能总结 14
结 束 语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录一程序 17
附录二电路图 21
附录三PCB图 22
附录四实物图 23
引言
目前，许多工农业生产中，都对环境的温度有限定，包括人的生活工作环境、仪器设备的正常工作环境以及动植物的生长环境等。如果环境温度不符合要求，必定对所处环境的人或设备造成不良影响，甚至给个人、企业甚至社会造成巨大的损失。
因此，在某些特定环境内使用温控报警器来对温度进行实时监测并做到超温报警很有必要，而使用单片机来实时控制温度报警系统则是其中的一种重要方式。我是在了解了单片机微型计算机实时控制的温度测量报警器的发展历史与现状，根据已掌握的理论知识和生活需要，制定出基于单片机实时控制的温度报警器系统硬件、软件的设计方案，把温度传感器这个单独的器件，加上一些其他器件，让它能实现探测温度、显示温度、并且超范围报警，并进行方案可行性的验证和调试，最终完成设计。本文是采用基于单片机为核心的控制系统，单片机主要由以下特点：
高集成度，体积小，高可靠性 、控制功能强 、性价比高等特点，本系统采用基于单片机为基础的设计，可以实现的预期效果：当系统上电后，通过温度传感器的温度采集及处理，数码管显示实际温度，当实际温度低于预设温度时，电机不启动，报警电路不工作；当实际温度高于预设温度时，电机启动，报警电路开始工作，最终实现对环境温度的采集和控制作用。
一、 方案论证
（一）基于模拟电路的温控系统
利用铂丝热敏电阻PT100作为温度传感器，其电阻与温度变化关系公式如下：
R=Ro(1+αT)。Vo=2.55mA ×100(1+0.00392T)=（0.255+T/1000）V（量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不准）。利用温度与电压之间的关系，进行线性放大。然后，采用差动放大器对信号进行放大，接着通过模拟数据比较器给后接电路供电，最后通过继电器执行控制电路，驱动直流电机的启动与工作，从而实现对温度的采集、显示和控制的功能。
（二）基于单片机的温控系统
基于单片机的温控系统，主要是采用DS18B20作为温度传感器，单片机控制和执行识别温度传感器的信号数据，与根据按键独立键盘设定预设温度进行比较，高温时，通过脉冲信号，驱动电机工作及警报电路，低温时，停止工作。从而实现对温度的控制和预警的功能。
以上两种方案，都能够实现对温度的采集及控制的功能。第一种方案，从温度传感器的选取上看，PT100是一种比较稳定，感知温度范围比较广泛的传感器，运用放大器和比较器原理，实现对电路的处理，带有一些工作上的不稳定性，而且放大器一般都是集成的，工作成本比较高，最重要的一点是，纯硬件的组装系统，电子元器件比较多，电路比较复杂，对于系统的检修带来了一定的困难。第二种方案，基于单片机的温控系统，具有工作原理智能化、程序化、可控化的特点，元器件比较少，系统具有检测灵敏、组态简单和设计灵活性大等优点，经过反复测试，系统能够稳定运行。而且，基于单片机的温控系统适应当前技术发展的需要。
（三）最终方案
综合以上所述，选择第二种方案，利用STC89C54单片机为基础的控制模块、DS18B20温度传感器，实现对温度的采集处理；采用直流电机驱动电路，以蜂鸣器为主要元件为核心的报警电路；以数码管显示组成的显示电路等模块组成的系统，主要实现对温度的采集和控制功能，当实际温度高于预设温度是，电机启动并报警；当实际温度低于预设温度时，电机不启动，同时不报警，系统的设计框图见图1—1
图1—1 系统框架图
二、系统硬件设计
（一）STC89C54单片机简介
STC89C54是一种带有4K字节的闪烁可编程并且可擦除的只读式存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C54是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚图，见图2—2；封装图详见图2—1。
典型的STC89C54单片机芯片集成了以下几个基本组成部分:
2 一个8位的CPU
2 128B或256B单元内数据存储器 4个8位并行I/O接口P0~P3
2 两个定时/计数器。
2 5个中断源的中断管理控制系统。
2 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器）
2 一个片内振荡器和时钟产生电路。
图2—1 STC89C54封装图 图2—2 STC89C54引脚图
（二）DS18B20
1.DS18B20简介
DS18B20温度传感器，是采用可组网数字温度传感器芯片封装而成的，具有很高的抗干扰能力，以及小型化、智能化、高性能、高精度等特点。可以直接将温度转化成数字信号供处理器处理，适用于空间设备数字测温和控制领域。
DS18B20的温度测控范围在-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃，可实现高精度测温；它采用单接口的独特性，与微处理器连接时仅需一条端口，便可实现双向通信。
DS18B20主要有四部分组成：64为ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器、配置寄存器。引脚有三个：DQ(数字信号端)、GND（接地端）、VCC（电源输入端）。封装图如2—3图
摘要
随着我国教育事业的发展，微机室的建立和发展，对与我国教育事业的现代化将起着不可替代的作用。
本文主要介绍了基于单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20采集温度、以及处理温度的系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，当采集的实际温度高于预设温度时，电机启动并带动报警电路；当采集的实际温度低于预设温度时，电机不启动，报警电路不工作。DS18B20与单片机结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:微机室、单片机、DS18B20、温控
引言 1
一、 方案论证 1
（一）基于模拟电路的温控系统 1
（二）基于单片机的温控系统 1
（三）最终方案 2
二、系统硬件设计 2
（一）STC89C54单片机简介 2
（二）DS18B20 3
1.DS18B20简介 3
2.温度采集电路 4
（三）数码管和独立键盘电路 5
1.数码管简介 5
2.数码管显示电路 5
3.独立键盘电路 6
（四）直流电机 6
1.直流电机工作原理 6
2.电机驱动和报警电路 7
三、软件设计 7
（一）系统主程序设计框架 8
（二）系统主要子程序处理 8
1.DS18B20子程序 8
2.数字显示子程序 9
3.温度判断及报警子程序 10
（三）程序编译 10
1.Keil简介 10
2.程序编译 11
（四）仿真及分析 11
四、系统调试 13
（一）温度传感器调试 13
（二）电机及警报电路 14
（三）数码管显示电路 14
1.硬件调试 14
2.软件调试 14
（四）独立键盘电路部分 14
（五）系统功能总结 14
结 束 语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录一程序 17
附录二电路图 21
附录三PCB图 22
附录四实物图 23
引言
目前，许多工农业生产中，都对环境的温度有限定，包括人的生活工作环境、仪器设备的正常工作环境以及动植物的生长环境等。如果环境温度不符合要求，必定对所处环境的人或设备造成不良影响，甚至给个人、企业甚至社会造成巨大的损失。
因此，在某些特定环境内使用温控报警器来对温度进行实时监测并做到超温报警很有必要，而使用单片机来实时控制温度报警系统则是其中的一种重要方式。我是在了解了单片机微型计算机实时控制的温度测量报警器的发展历史与现状，根据已掌握的理论知识和生活需要，制定出基于单片机实时控制的温度报警器系统硬件、软件的设计方案，把温度传感器这个单独的器件，加上一些其他器件，让它能实现探测温度、显示温度、并且超范围报警，并进行方案可行性的验证和调试，最终完成设计。本文是采用基于单片机为核心的控制系统，单片机主要由以下特点：
高集成度，体积小，高可靠性 、控制功能强 、性价比高等特点，本系统采用基于单片机为基础的设计，可以实现的预期效果：当系统上电后，通过温度传感器的温度采集及处理，数码管显示实际温度，当实际温度低于预设温度时，电机不启动，报警电路不工作；当实际温度高于预设温度时，电机启动，报警电路开始工作，最终实现对环境温度的采集和控制作用。
一、 方案论证
（一）基于模拟电路的温控系统
利用铂丝热敏电阻PT100作为温度传感器，其电阻与温度变化关系公式如下：
R=Ro(1+αT)。Vo=2.55mA ×100(1+0.00392T)=（0.255+T/1000）V（量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不准）。利用温度与电压之间的关系，进行线性放大。然后，采用差动放大器对信号进行放大，接着通过模拟数据比较器给后接电路供电，最后通过继电器执行控制电路，驱动直流电机的启动与工作，从而实现对温度的采集、显示和控制的功能。
（二）基于单片机的温控系统
基于单片机的温控系统，主要是采用DS18B20作为温度传感器，单片机控制和执行识别温度传感器的信号数据，与根据按键独立键盘设定预设温度进行比较，高温时，通过脉冲信号，驱动电机工作及警报电路，低温时，停止工作。从而实现对温度的控制和预警的功能。
以上两种方案，都能够实现对温度的采集及控制的功能。第一种方案，从温度传感器的选取上看，PT100是一种比较稳定，感知温度范围比较广泛的传感器，运用放大器和比较器原理，实现对电路的处理，带有一些工作上的不稳定性，而且放大器一般都是集成的，工作成本比较高，最重要的一点是，纯硬件的组装系统，电子元器件比较多，电路比较复杂，对于系统的检修带来了一定的困难。第二种方案，基于单片机的温控系统，具有工作原理智能化、程序化、可控化的特点，元器件比较少，系统具有检测灵敏、组态简单和设计灵活性大等优点，经过反复测试，系统能够稳定运行。而且，基于单片机的温控系统适应当前技术发展的需要。
（三）最终方案
综合以上所述，选择第二种方案，利用STC89C54单片机为基础的控制模块、DS18B20温度传感器，实现对温度的采集处理；采用直流电机驱动电路，以蜂鸣器为主要元件为核心的报警电路；以数码管显示组成的显示电路等模块组成的系统，主要实现对温度的采集和控制功能，当实际温度高于预设温度是，电机启动并报警；当实际温度低于预设温度时，电机不启动，同时不报警，系统的设计框图见图1—1
图1—1 系统框架图
二、系统硬件设计
（一）STC89C54单片机简介
STC89C54是一种带有4K字节的闪烁可编程并且可擦除的只读式存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C54是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚图，见图2—2；封装图详见图2—1。
典型的STC89C54单片机芯片集成了以下几个基本组成部分:
2 一个8位的CPU
2 128B或256B单元内数据存储器 4个8位并行I/O接口P0~P3
2 两个定时/计数器。
2 5个中断源的中断管理控制系统。
2 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器）
2 一个片内振荡器和时钟产生电路。
图2—1 STC89C54封装图 图2—2 STC89C54引脚图
（二）DS18B20
1.DS18B20简介
DS18B20温度传感器，是采用可组网数字温度传感器芯片封装而成的，具有很高的抗干扰能力，以及小型化、智能化、高性能、高精度等特点。可以直接将温度转化成数字信号供处理器处理，适用于空间设备数字测温和控制领域。
DS18B20的温度测控范围在-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃，可实现高精度测温；它采用单接口的独特性，与微处理器连接时仅需一条端口，便可实现双向通信。
DS18B20主要有四部分组成：64为ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器、配置寄存器。引脚有三个：DQ(数字信号端)、GND（接地端）、VCC（电源输入端）。封装图如2—3图
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